一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统

本发明涉及顶吹炉，尤其涉及一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统。

背景技术：

1、顶吹浸没熔池熔炼技术主要通过顶部喷枪向熔炼反应池内喷吹氧气或其他氧化剂，使其与金属熔体发生反应，提高熔体的温度和氧化物的生成。同时，通过浸没喷枪至熔池底部，实现对熔池中金属熔体的混合和循环，以保持熔池的均匀性和稳定性。顶吹浸没熔池熔炼技术是一种现代强化冶炼工艺，其因具有操作灵活、热质传递性能出色以及环境友好等优点而被广泛应用于有色金属的提取。

2、但是现有顶吹浸没熔池熔炼技术中，需及时调整顶吹喷枪的悬浮高度，以使熔体与气体充分混合，达到最佳的反应效果。但现有的高度调节，主要依靠人工从顶吹炉的观察孔通过肉眼判断喷枪位置，并手工操作升降，而顶吹炉内的炉况复杂，干扰因素较多，因此，通过人工观测的方式，观测难度较高，且顶吹喷枪的高度控制精度较低。此外，现有技术中，顶部物料投入量以及炉内温度的不确定，会影响熔池中的反应条件，这可能导致反应不充分或者过量，影响金属的回收率和产品质量。而物料投入量、温度的监测缺失，也会影响熔炼过程的稳定性和效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，用以解决现有技术中无法对顶吹炉浸没熔炼过程进行实时精准控制，导致熔炼过程的稳定性及效率低的缺陷。

2、本发明提供一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统包括：

3、喷枪，浸没于顶吹炉的熔炼反应池底部，用于向所述熔炼反应池喷吹氧化剂及煤粉；

4、顶吹炉；

5、监测系统，用于监测所述喷枪的实时喷枪信息与所述顶吹炉的实时顶吹炉信息，并将所述实时喷枪信息与所述实时顶吹炉信息输送到智能调节系统，所述实时喷枪信息包括喷枪端压信息及喷枪通入煤粉流量信息，所述实时顶吹炉信息包括顶吹炉内温度信息及入炉物料量信息；

6、所述智能调节系统，用于将所述实时喷枪信息、所述实时顶吹炉信息与其对应的标准值进行对比，根据对比结果对所述喷枪或所述顶吹炉进行智能控制。

7、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述监测系统包括：

8、喷枪端压监测系统，用于监测所述喷枪的实时喷枪端压，并将所述实时喷枪端压发送到所述智能调节系统；

9、温度监测系统，用于监测所述顶吹炉的实时顶吹炉内温度，并将所述实时顶吹炉内温度发送到所述智能调节系统；

10、煤粉流量监测系统，用于监测所述喷枪的实时喷枪通入煤粉流量，并将所述实时喷枪通入煤粉流量发送到所述智能调节系统；

11、物料监测系统，用于监测所述顶吹炉的实时入炉物料量，并将所述实时入炉物料量发送到所述智能调节系统。

12、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述喷枪端压监测系统包括有取压管，所述取压管设置于燃料管与喷枪氧管之间，安装方向在气流中心轴且垂直于气流的流束方向上，且与所述流束方向成锐角，所述取压管用于采集所述喷枪端压信息，并将所述喷枪端压信息发送到所述智能调节系统。

13、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统还包括喷枪提取系统，所述喷枪提取系统用于控制所述喷枪的浸没深度，当所述喷枪端压信息与其对应的标准值不一致时，通过所述智能调节系统控制所述喷枪提取系统对所述喷枪的浸没深度进行调节；

14、其中，通过所述智能调节系统控制所述喷枪提取系统对所述喷枪的浸没深度进行调节，具体包括如下步骤：

15、基于第一公式与第二公式确定所述喷枪的浸没深度与喷枪端压的第一对应关系；

16、根据所述喷枪端压监测系统发送的所述实时喷枪端压与所述第一对应关系确定所述喷枪的实时浸没深度；

17、根据所述实时喷枪端压的标准值与所述第一对应关系确定所述喷枪的理想浸没深度；

18、基于所述理想浸没深度与所述实时浸没深度确定浸没深度差值；

19、基于所述浸没深度差值，通过所述喷枪提取系统对所述喷枪的浸没深度进行调节。

20、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述温度监测系统包括红外高温摄像头，用于按照预定采集频率对所述顶吹炉的实时顶吹炉内温度进行采集，并将所述实时顶吹炉内温度发送到所述智能调节系统，所述红外高温摄像头设置于所述顶吹炉的外侧壁上开设的观测孔外，所述观测孔与所述顶吹炉的反应腔相连。

21、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述物料监测系统，具体用于：

22、通过传送带顶部的激光扫描相机，获取传送带上的物料的三维坐标数据；

23、通过点云形变分析纠正技术对所述三维坐标数据进行修正，并提取所述物料的三维特征与体积信息；

24、通过所述三维特征与所述体积信息进行三维建模，得到所述物料的三维模型；

25、基于所述三维模型得到所述物料的体积，并基于所述物料的体积得到t时间内经过相机扫描的物料体积v物料；

26、基于第三公式及所述物料体积v物料得到单位时间内的物料质量流量，并将所述单位时间内的物料质量流量发送到所述智能调节系统。

27、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统还包括物料投放系统，所述物料投放系统用于调节所述实时入炉物料量，当所述实时入炉物料量与其对应的标准值不一致时，通过所述智能调节系统控制所述物料投放系统对所述顶吹炉的物料投放过程进行调节，所述智能调节系统，具体用于：

28、根据传送带上物料时间与所述单位时间内的物料质量流量确定所述实时入炉物料量；

29、将所述实时入炉物料量与其对应的标准值进行差值计算，得到入炉物料量差值；

30、基于所述入炉物料量差值，通过所述物料投放系统调节所述传送带的速度。

31、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述煤粉流量监测系统用于获取所述喷枪内的煤粉的流量信号，并将所述流量信号发送到所述智能调节系统。

32、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统还包括喷枪进料系统，所述喷枪进料系统用于控制所述喷枪内的煤粉的下料流量，当所述实时顶吹炉内温度与其对应的标准值不一致时，通过所述智能调节系统控制所述喷枪进料系统对所述喷枪内的煤粉的下料速度进行调节；

33、其中，通过所述智能调节系统控制所述喷枪进料系统对所述喷枪内的煤粉的下料速度进行调节，具体包括以下步骤：

34、获取所述流量信号，并基于第四公式及所述流量信号获取煤粉的瞬时流量，并基于所述瞬时流量获取所述煤粉的累计流量；

35、通过所述累计流量与所述顶吹炉内温度，通过所述喷枪进料系统对所述喷枪内的煤粉的下料速度进行调节。

36、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统还包括排放口，每向所述顶吹炉内投入预设重量的物料，打开所述排放口并将所述顶吹炉底部的金属排出。

37、根据本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统还包括故障检测系统，所述故障检测系统，具体用于：

38、获取所述顶吹炉在正常运行状态下的历史数据，并对所述历史数据进行标准化处理，得到标准化矩阵；

39、对所述标准化矩阵进行主成分分析，得到所述标准化矩阵的协方差矩阵；

40、对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到所述协方差矩阵的特征值及特征向量；

41、将所述特征值由大到小进行排序，并在满足累计方差贡献率大于85％下，筛选出目标特征值及其对应的特征向量；

42、根据所述目标特征值及其对应的特征向量建立检测模型，并通过所述检测模型获取在显著性水平为第一预设值时的标准spe和标准t2统计量的控制限；

43、实时采集所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统中的运行数据，将基于所述检测模型确定所述运行数据的实际spe和实际t2统计量的控制限；

44、将所述实际spe和实际t2统计量的控制限与所述标准spe和标准t2统计量的控制限进行比较；

45、若所述实际spe或实际t2统计量的控制限大于其对应的所述标准spe或标准t2统计量的控制限，则认定所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统存在异常。

46、本发明提供的一种顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统，所述顶吹炉熔炼稳定性智能调节系统包括：喷枪，浸没于顶吹炉的熔炼反应池底部，用于向所述熔炼反应池喷吹氧化剂及煤粉；顶吹炉；监测系统，用于监测所述喷枪的实时喷枪信息与所述顶吹炉的实时顶吹炉信息，并将所述实时喷枪信息与所述实时顶吹炉信息输送到智能调节系统，所述实时喷枪信息包括喷枪端压信息及喷枪通入煤粉流量信息，所述实时顶吹炉信息包括顶吹炉内温度信息及入炉物料量信息；所述智能调节系统，用于将所述实时喷枪信息、所述实时顶吹炉信息与其对应的标准值进行对比，根据对比结果对所述喷枪或所述顶吹炉进行智能控制，通过对顶吹炉信息与喷枪信息的实时监测，对顶吹炉与喷枪实现精准智能控制，提高熔炼过程的稳定性和效率。